LangChain学习——核心组件_langchain有哪些组件

        LangChain是一个用于大语言模型（LLM）应用开发的框架，它简化了LLM应用的开发难度，帮助开发者快速构建复杂的LLM应用。

一、LangChain 库简介​

LangChain 包的主要价值主张是：

1. 组件：用于处理语言模型的可组合工具和集成。无论你是否使用 LangChain 框架的其余部分，组件都是模块化的，易于使用
2. 现成的链：用于完成高级任务的组件的内置组合

现成的链使得开始变得容易。组件使得定制现有链和构建新链变得容易。

LangChain 库本身由几个不同的包组成。

• langchain-core：基础抽象和 LangChain 表达式语言。
• langchain-community：第三方集成。
• langchain：构成应用程序认知架构的链、代理和检索策略。

 二、LangChain的核心组件

        1、模型输入输出（Model I/O）

        这是与各种大语言模型进行交互的基本组件。它允许开发者管理提示（prompt），通过通用接口调用语言模型，并从模型输出中提取信息。简单来说，这个组件负责与大语言模型“对话”，将我们的请求传递给模型，并接收模型的回复。

• 提示 prompts : 将模型输入模板化、动态选择和管理
  • PromptTemplate 可以在模板中自定义变量

from langchain.prompts import PromptTemplate
 
template = PromptTemplate.from_template("给我讲个关于{subject}的故事")
print(template.format(subject='星座'))

• ChatPromptTemplate 用模板表示的对话上下文

from langchain.prompts import (
    ChatPromptTemplate,
    HumanMessagePromptTemplate,
    SystemMessagePromptTemplate,
)
from langchain_openai import ChatOpenAI
template = ChatPromptTemplate.from_messages(
    [
        SystemMessagePromptTemplate.from_template(
            "你是{product}的客服助手。你的名字叫{name}"),
        HumanMessagePromptTemplate.from_template("{query}"),
    ]
)
llm = ChatOpenAI()
prompt = template.format_messages(
    product="手机客服",
    name="小花",
    query="你是谁"
)
 
ret = llm.invoke(prompt)
 
print(ret.content)

• MessagesPlaceholder 把多轮对话变成模板

from langchain.prompts import (
    ChatPromptTemplate,
    HumanMessagePromptTemplate,
    MessagesPlaceholder,
)
from langchain_core.messages import AIMessage, HumanMessage
human_prompt = "Translate your answer to {language}."
human_message_template = HumanMessagePromptTemplate.from_template(human_prompt)
 
chat_prompt = ChatPromptTemplate.from_messages(
    [MessagesPlaceholder(variable_name="conversation"), human_message_template]
)
human_message = HumanMessage(content="Who is Elon Musk?")
ai_message = AIMessage(
    content="Elon Musk is a billionaire entrepreneur, inventor, and industrial designer"
)
messages = chat_prompt.format_prompt(
    # 对 "conversation" 和 "language" 赋值
    conversation=[human_message, ai_message], language="中文"
)
result = llm.invoke(messages)
print(result.content)

• 语言模型 models : 通过常见接口调用语言模型
  • LLMs: 输入一个文本字符串并返回一个文本字符串的模型

from langchain_openai import ChatOpenAI
 
llm = ChatOpenAI(model="gpt-3.5-turbo")  # 默认是gpt-3.5-turbo
response = llm.invoke("你是谁")
print(response.content)

• 聊天模型: 由语言模型支持的模型，接受一个聊天消息列表作为输入并返回一个聊天消息

from langchain.schema import (
    AIMessage,  
    HumanMessage,
    SystemMessage 
)
 
messages = [
    HumanMessage(content="今天天气怎么样？"),
    AIMessage(content="已收到您的问题，正在查询..."),
    SystemMessage(content="今天天气晴朗，气温适宜。")
]
 
ret = llm.invoke(messages)
 
print(ret)

Class hierarchy:

BaseLanguageModel --> BaseLLM --> LLM -->  Examples: AI21, HuggingFaceHub, OpenAI
                  --> BaseChatModel -->    Examples: ChatOpenAI, ChatGooglePalm

• 输出解析器 output_parsers : 从模型输出中提取信息

LangChain 内置的 OutputParser 包括:

• ListParser
• DatetimeParser
• EnumParser
• JsonOutputParser
• PydanticParser
• XMLParser

等等

        2、数据连接（Data Connection）

        大语言模型的知识来源于其训练数据集，但并不包含用户信息或最新时事。数据连接模块提供了加载、转换、存储和查询数据的组件，使得大语言模型能够在训练数据集的基础上，利用自有数据中的信息来回答问题。这样，模型就能给出更有用的答案。

• Document Loaders：各种格式文件的加载器
• Document Transformers：对文档的常用操作，如：split, filter, translate, extract metadata, etc
• Text Embedding Models：文本向量化表示，用于检索等操作（啥意思？别急，后面详细讲）
• Verctorstores: （面向检索的）向量的存储
• Retrievers: 向量的检索

        3、链（Chains）

        对于复杂的需求，可能需要将多个大语言模型或其他组件进行链式组合。链允许将多个组件组合在一起，创建一个连贯的应用程序。例如，可以创建一个链，接受用户输入，对其进行格式化，然后将格式化后的提示词传递给大语言模型。

• 内置 Chain，比如LLMChain（基本的链类型）、SequentialChain（处理单个输入且单个输出的情况）、Router Chain（同一输入router到不同的输出）

简单的LLMChain形式：

from langchain.prompts import PromptTemplate
from langchain.llms import OpenAI
 
llm = OpenAI(temperature=0.9)
prompt = PromptTemplate(
    input_variables=["product"],
    template="What is a good name for a company that makes {product}?",
)
 
from langchain.chains import LLMChain
chain = LLMChain(llm=llm, prompt=prompt)
 
# Run the chain only specifying the input variable.
print(chain.run("colorful socks"))

LLMChain 中使用聊天模型

from langchain.chat_models import ChatOpenAI
from langchain.prompts.chat import (
    ChatPromptTemplate,
    HumanMessagePromptTemplate,
)
human_message_prompt = HumanMessagePromptTemplate(
        prompt=PromptTemplate(
            template="What is a good name for a company that makes {product}?",
            input_variables=["product"],
        )
    )
chat_prompt_template = ChatPromptTemplate.from_messages([human_message_prompt])
chat = ChatOpenAI(temperature=0.9)
chain = LLMChain(llm=chat, prompt=chat_prompt_template)
print(chain.run("colorful socks"))

• LCEL（LangChain Expression Language）框架

        LCEL可以实现：

        1）配置运行时变量：https://www.wpsshop.cn/w/知新_RL/article/detail/687735